JPH02179280A - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波モータに関し、特に、シャッターや開閉
ドアなどの駆動部に使用するのに適した超音波モータに
関する。

〔従来の技術〕

従来の此種の超音波モータは、第１０図に示すように振
動子４が貼付けられた弾性体から成るステータ２に、ば
ね１２の弾発力によって、パツキン１０を介しロータ８
が圧接していることで、ステータ２の振動の進行波を利
用してロータ８が回転し、この回転が出力軸６に伝達さ
れるようにしている。そのため、出力軸６の回転が停ま
っている状態でもステータ２とロータ８はばね１２の弾
力で圧接し、出力軸６はロックされている状態となって
いる。また、特開昭６２−２０７１８０号公報には、超
音波振動を発生する振動源により進行波を発生するリン
グ状の振動子と、この振動子に圧接され前記進行波によ
り回転して回転軸を回転させる回転子とを有する超音波
振動モータにおいて、前記振動子への回転子の圧接状態
を解除できる圧接状態調整手段即ち電磁クラッチ機構を
設けた超音波振動モータが開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、超音波モータは、出力軸の回転が止まっ
ている状態でも、該出力軸はロックされている構成が一
般的であるので、この超音波モータをシャッターや開閉
ドアに用いた場合、非常時。

手動で開けなければならないときに、超音波モータを用
いていると、この手動操作ができないので。

他の機構を設ける必要があった。また上記特開昭６２−
２０７１８０号公報のように、電磁クラッチ機構を用い
て、ステータとロータの圧接を解除して出力軸がロック
しないようにしている構造のものもみられるが、構造が
複雑となって大型となり、しかも停電時のときにはステ
ータとロータの圧接を解除できないので安全対策上問題
がある。

本発明は上記問題点を解決することを目的とするもので
ある。

〔問題点を解決する手段〕

上記目的を達成するために本発明は、カバー２０に固設
され、一方の面に振動子２６が張設されたリング状の第
１ステータ２２と、該ステータ２２に対向して前記カバ
ー２０に固設され、一方の面に振動子２８が張設された
リング状の第２のステータ２４と、前記第１と第２のス
テータ２２゜２４間に、これらと両面が手動により回転
自在に当接配置されたロータ３２と、前記カバー２０に
回転自在に支承され、前記ロータ３２の回転と連動して
回転する出力軸３０とを備えたものである。

〔作用〕

上記した構成において、第１と第２のステータ２２．２
４の振動子２６．２８に進行波発生信号を供給し、両ス
テータ２２．２４に同方向に同期した進行波を発生させ
ると、該進行波の山の部分によって、ロータ３２の両面
が強く挟圧され、ロータ３２は、ステータ２２．２４に
圧接する。この圧接状態によってロータ３２は、ステー
タ２２゜２４の進行波の作用によって回転し、この回転
と連動して出力軸３０が回転する。振動子２６，２８へ
の通電を停止すると、ステータ２２，２４の進行波が消
え、ステータ２２．２４のひずみが除去されてステータ
２２，２４とロータ３２との圧接状態が解除され、出力
軸３０は、外部回転力によって自由に回転自在な状態と
なる。

〔実施例〕

まず、超音波モータの原理について第４図乃至第９図を
参照して説明する。

定在波の発生メカニズム 圧電セラミックスを交互に向きを反転して分極させ、電
圧を印加すると、第４図ａに示すように「伸びる」　「
縮む」と交互にひずみが発生する。

圧電セラミックスに印加する電圧の極性を反転すると、
第４図すに示すようにひずみ方向も反転する。この圧電
セラミックスを第４図ａに示すように弾性体に貼り付け
、圧電セラミックスに電圧を印加してひずみを発生させ
ると、第５図すに示すように弾性体には圧電セラミック
スが伸びた側は谷となり、縮んだ側は山となるたわみが
生じる。

圧電セラミックスに印加する電圧の極性を反転すると第
５図Ｃに示すように弾性体のたわみも反転する。第５図
ｄに示すように圧電セラミックスに交流電圧を印加すれ
ば、弾性体には定在波が発生する。定在波とは第５図ｅ
に示すように同じ場所で繰り返し上下運動する波のこと
である。

進行波の発生メカニズム 次にこの定在波を組み合わせて進行波を発生させるメカ
ニズムを説明する。第６図ａに示すように、弾性体に２
枚の圧電セラミックスを互いに１７４波長ずらせて、す
なわち、機械的に９０＠ずらせて貼り、それぞれの圧電
セラミックスに第６図すに示すように時間的に９０”位
相のずれた交流電圧を印加する。２枚の圧電セラミック
スＡ、Ｂはそれぞれ第６図Ｑ　”　８に示すように定在
波振動をするが、その二つの定在波を合成した波Ａ＋Ｂ
。

すなわち、弾性体の振動は第６図ｆに示すように時間と
ともに進む進行波となる。

だ円軌跡と回転原理 弾性体に進行波が励振され、波が第７図ａｌ　ｂ。

ａ、ｄ、ｅと進んでいくなかで弾性体表面のある１点に
着目すると、その点はａ−ｂ−ｃ−ｄ−ａと動き、この
動きを合成すると、第７図ｆに示すように進行波の進む
方向とは逆回りのだ円軌跡を描くことが分かる。

進行波が励振されている弾性体の上に、第８図に示すよ
うに移動体を載せると、このだ円運動の力によって、移
動体は進行波の進む方向とは逆の方向に動かされる。ま
た、第９図に示すように弾性体をリング形状にし、進行
波を反時計方向に回転させると、その上の回転体は進行
波の方向とは逆の時計方向に回転する。また、進行波の
回転方向を切り替えることにより回転体の回転方向を切
り替えることができる。

以上のことが、進行波方式の超音波モータの回転原理で
ある。

以下に本発明の構成を第１図に示す実施例を参照して詳
細に説明する。

２０は取付台を兼ねたカバーであり、これにリング状の
弾性体から成る一対のステータが固定されている。ステ
ータ２２，２４の各外側面には圧電セラミックスから成
る振動子２６．２８が貼り付けられている。ステータ２
２．２４の、振動子配設側とは反対側即ち反振動子側間
には、中央部が出力軸３０に固定されたロータ３２が配
置されている。前記振動子２６．２８は、これらに駆動
回路（図示省略）から振動波発生信号が供給されると、
ステータ２２，２４に同期した進行波が発生するように
、互いに同一の分極構造を有している。前記ロータ３２
の両面は前記ステータ２２゜２４に手動により回転し得
る圧力で圧接するように、前記ステータ２２，２４間の
対向間隔が調整されている。前記出力軸３０は、前記カ
バー２０の前後に、ボールベアリング３４．３６によっ
て回転自在に支承されている。

次に本実施例の作用について説明する。

駆動回路（図示省略）から、振動子２６．２８に進行波
発生信号が供給されると、ステータ２２゜２４に、互い
に同期した進行波が発生する。この進行波の発生により
、ロータ３２の両面は、進行波の山によって強く挟圧さ
れ、ロータ３２は進行波の作用で回転する。振動子２６
．２８への進行波発生信号の供給を停止すると、ステー
タ２２゜２４のひずみが第３図に示すように消去され、
ロータ３２に対するステータ２２．２４からの圧接力が
解除されて、ロータ３２は、ステータ２２゜２４に対し
て自由に回転自在な状態となる。これにより、超音波モ
ータ停止時、出力軸３０を自由に手動によって回転させ
ることができる。

〔効果〕 本発明は上述の如く構成したので、簡単な構造で、超音
波モータ停止時、出力軸を自由に回転させることができ
る効果が存する。

【図面の簡単な説明】

第１図は断面図１．第２図は説明図、第３＠は説明図、
第４図は説明図、第５図は説明図、第６図は説明図、第
７図は説明図、第８図は説明図、第９図は説明図、第１
０図は従来技術の断面図である。 ２・・・ステータ、４・・・振動子、６・・・出力軸、
８・・・ロータ、１０・・・パツキン、１２・・・ばね
、２０・・・カバー、２２，２４・・・ステータ、２６
．２８・・・振動子、３０・・・出力軸、３２・・・ロ
ータ、３４．３６・・・ボールベアリング 特許出願人　　　　　　　　三木プーリ株式会社代理人
弁理士　　　　　　　　　西　島　綾　雄第１図 第３図 ３ｚ だ円軌跡 第９図 回転ｙＫ理

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）カバー２０に固設され、一方の面に振動子２６が
   張設されたリング状の第１ステータ２２と、該ステータ
   ２２に対向して前記カバー２０に固設され、一方の面に
   振動子２８が張設されたリング状の第２のステータ２４
   と、前記第１と第２のステータ２２，２４間に、これら
   と両面が手動により回転自在に当接配置されたロータ３
   ２と、前記カバー２０に回転自在に支承され、前記ロー
   タ３２の回転と連動して回転する出力軸３０とを備えた
   超音波モータ。